哈尔滨商业大学郝宇博士等:气相色谱-串联质谱法测定婴幼儿配方乳粉中的3-氯丙醇酯和缩水甘油酯

2023-07-04作者:来源:责任编辑:食品界 字体A+AA-

氯丙醇酯(MCPDEs)和缩水甘油酯(GEs)是食品热加工过程中或在氯离子作用下,分别由氯丙醇与脂肪酸酯化、缩水甘油与脂肪酸酯化形成的有机酯类化合物,是食品中常见的污染物,主要存在于植物油脂、鱼油及其制品中。MCPDEs具有一定的毒性,尤其以3-氯丙醇酯(3-MCPDE)毒性最强,3-MCPDE被人体摄入消化吸收后,会产生具有生殖毒性、遗传毒性和致癌性的3-氯丙醇(3-MCPD),同时3-MCPDE和GEs可以相互转化。国际癌症研究机构将3-MCPD和缩水甘油列为2B类和2A类致癌物。

婴幼儿配方乳粉中添加脂肪以期达到乳粉脂肪母乳化,而现如今所有的乳粉几乎都会添加植物油。然而,3-MCPDE和GEs主要形成于油脂精炼过程中的高温脱臭阶段,故在各种精炼油脂和添加食用油脂食品中更易造成3-MCPDE和GEs的污染。

哈尔滨商业大学旅游烹饪学院的郝宇,马艺荧,于力涛等以提取剂、水解温度、水解时间、衍生剂和衍生物提取剂为研究对象,建立检测婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE和GEs的气相色谱-串联质谱法,同时对市售I~III段婴幼儿配方乳粉中的3-MCPDE和GEs进行检测,根据结果进行风险分析。该方法能有效降低婴幼儿乳粉中基质对检测结果的影响,提高回收率和精密度,为婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE和GEs的有效检测和标准制定提供理论依据和参考,同时为婴幼儿配方乳粉的质量安全提供保证。

1 样品前处理的优化

提取剂的选择

选择乙酸乙酯、正己烷、二氯甲烷为提取剂,以空白奶粉样品为基质,通过加标回收实验(加标量100 µg/kg,以3-MCPD计),比较3 种提取剂对样品中3-MCPDE和GEs的提取效果,结果见图1。

由图1可知,当加标量为100 µg/kg时,乙酸乙酯对3-MCPDE和GEs的提取回收率为84.1%和79.5%,正己烷对3-MCPDE和GEs的提取回收率为95.4%和88.4%,二氯甲烷对3-MCPDE和GEs的提取回收率为89.1%和89.4%。其中乙酸乙酯对3-MCPDE和GEs的提取回收率最低;二氯甲烷对GEs的提取回收率最高,但对3-MCPDE的提取回收率较低;正己烷对GEs的提取回收率和二氯甲烷相近,同时对3-MCPDE的提取回收率最高。3 种提取剂对3-MCPDE和GEs的提取的相对标准偏差(RSD)均小于5%。故选择正己烷为本实验提取样品中3-MCPDE和GEs的提取剂。

水解条件的选择

添加叔丁基甲醚-乙酸乙酯溶液和甲醇钠-甲醇溶液后,3-MCPDE和GEs开始进行水解,水解一段时间后,加入硫酸钠-乙酸溶液终止反应,使3-MCPDE转化为3-MCPD;加入氯化钠-乙酸溶液终止反应,使3-MCPDE和GEs都转化为3-MCPD。故水解条件对3-MCPD含量的测定具有重要影响。选择5、6、7、8、9、10 min为水解时间,通过加标回收实验(加标量100 µg/kg,以3-MCPD计)优化水解实验条件,结果见图2。

由图2可知,随着水解时间的延长,A组和B组目标物峰面积逐渐增大,并于8 min峰面积达到最大值,随后峰面积有所下降。A组和B组目标物峰面积之差与A组和B组目标物峰面积趋势相同,选择8 min为本研究3-MCPDE和GEs的水解时间。
同时,选择20 ℃和40 ℃为水解温度,探究温度对3-MCPD含量测定的影响。结果表明,室温和高温对3-MCPD的测定响应值差异均无统计学意义,故在室温条件下对3-MCPDE和GEs进行水解8 min即可。

衍生剂的选择

选择PBA、HFBI、BSTFA为本研究的衍生剂,根据衍生反应性质不同,通过加标回收实验(加标量100 µg/kg,以3-MCPD计),样品经正己烷提取,室温下水解8 min后进行PBA衍生;样品经正己烷提取,室温下水解8 min,乙酸乙酯提取浓缩后进行HFBI、BSTFA衍生。衍生物色图谱见图3。结果表明,经BSTFA衍生后的色谱图杂峰较多,对目标物的检测造成干扰;使用HFBI进行衍生后的产物不稳定,衍生产物响应值低;经PBA衍生后的3-MCPD-DBA稳定,响应值高,故选择PBA为本方法的衍生剂。

衍生物提取剂的选择

样品衍生后,选择乙酸乙酯、乙醚对其衍生物进行提取,两种提取剂对A组和B组衍生物提取的回收结果见表3。由表3可知,添加5 mL乙酸乙酯后,经过两次提取可将衍生物全部回收,对A组和B组衍生物的回收率高,分别为95.2%和96.1%,乙醚对A组和B组衍生物的提取效果不好,故选择乙酸乙酯为衍生物提取剂。

2 标准图谱、线性关系、检出限和定量限

由图4可知,目标物吸收峰峰形对称,该方法分离效果良好。




由图5可知,定性离子m/z 147、定量离子m/z 196和91在保留时间23.15 min出峰良好,可对3-MCPD-DBA进行定量;由图6可知,定性离子m/z 150、定量离子m/z 201和93在保留时间23.03 min出峰良好,可对D5-3-MCPD-DBA进行定量。

由图7A可知,定性离子m/z 147、定量离子m/z 196和91均可检测出质谱峰,可对3-MCPD-DBA进行定量;由图7B可知,定性离子m/z 150、定量离子m/z 201和93均可检测出质谱峰,可对D5-3-MCPD-DBA进行定量,与选择离子色谱图结果相对应。

以目标物质量浓度与内标物质量浓度之比为横坐标x,目标物定量离子峰面积与内标物定量离子峰面积之比为纵坐标y绘制标准曲线,得出线性范围;以平均信噪比5∶1时的含量作为检出限,以平均信噪比为10∶1时的含量作为定量限,结果见表4。由表4可知,A组衍生物在0.0200~0.200 μg/mL范围内线性良好,B组衍生物在0.0400~4.00 μg/mL范围内线性良好,相关系数R2大于0.999,检出限为10.0 μg/kg,定量限为25.0 μg/kg。该方法灵敏度高,可以满足3-MCPDE和GEs的检测要求。

3 精密度和回收率实验结果

选取同一空白乳粉样品,添加内标溶液和25.0、100、300 μg/kg三个水平的标准品溶液,在最优条件下进行提取、水解、衍生后连续平行测定7 次,结果见表5。所有数据测定结果RSD低于5%,该方法重复性和精密度良好,能够满足婴幼儿乳粉中3-MCPDE和GEs的分析要求。

选取同一空白乳粉样品,添加内标溶液和25.0、100、300 μg/kg三个水平的标准品溶液,进行样品加标回收实验,每个样品在最优条件下进行提取、水解、衍生后重复测定3 次,结果见表6。所有样品平均加标回收率在95.0%~98.1%之间,RSD在0.19%~2.35%之间,符合检测方法确认的技术要求。


4 样品测定结果

使用本研究建立的方法对市售150 份不同厂家、不同批次婴幼儿乳粉进行检测,I段、II段、III段每组各50 份,结果以测定值-空白值表示,见表7。

由表7可知,不同段数的婴幼儿配方乳粉检测结果各不相同。总体来看,150 份市售婴幼儿配方乳粉样品中,3-氯丙醇酯检出率为12.7%,含量为ND~52.4 μg/kg,平均检出值为29.8 μg/kg。缩水甘油酯检出率为6.67%,含量为ND~40.1 μg/kg,平均检出值为31.9 μg/kg。150 份婴幼儿配方乳粉样品中3-MCPDE的检出率均高于GEs。150 份样品中GEs的检测值均低于欧盟(EU)2018/290号中规定婴幼儿配方乳粉中GEs的限量值50 μg/kg。3-MCPDE的检测值均低于其2020年规定婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE的限量值75 μg/kg。欧盟食品安全局在2016年制定的MCPDEs的每日耐受摄入量(TDI)为0.8 μg/(kg•d),2018年更改为2.0 μg/(kg•d)。由表7可知,150 份样品中,I段奶粉中3-MCPDE平均暴露水平最高为0.66 μg/(kg•d),随着月份的增加,II段和III段奶粉中3-MCPDE平均暴露水平逐渐降低,这可能是由于婴幼儿体质量增加,且日摄入奶粉量减少所致。检测结果中I段奶粉中3-MCPDE平均暴露水平虽为最高,但也未超过欧盟制定的TDI。由于本研究只进行婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE的测定,未对体内3-MCPDE和GEs相互转化进行探讨,故3-MCPDE的平均暴露水平结果存在一定偏差,存在低估3-MCPDE的暴露风险的情况。

5 结论

本研究建立的气相色谱-串联质谱法适用于婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE和GEs的测定,线性范围较广,回收率高,能准确地对婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE和GEs进行检测分析。使用该方法测定150 份市售婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE和GEs的含量,测定值均未超过欧盟限量值。对3-MCPDE进行暴露分析,未超过欧盟推荐的TDI。但考虑到本研究样品数量较少,且只测定了3-MCPDE和GEs的含量,未考虑3-MCPDE和GEs的相互转化,婴幼儿配方乳粉中的MCPDEs仍存在风险,后续仍需对其进行数据积累。国家需持续关注婴幼儿配方乳粉中3-MCPDE和GEs的含量,相关企业需谨慎选择乳粉中的配料油脂,改进工艺,以此降低酯类污染物造成的健康风险。

本文《气相色谱-串联质谱法测定婴幼儿配方乳粉中的3-氯丙醇酯和缩水甘油酯及其风险评估》来源于《食品科学》2023年44卷08期337-344页。作者:郝宇,马艺荧,于力涛,李广志,魏志春,刘树萍,石长波. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220419-240.